己二醇/精對苯二甲酸比值控制的實(shí)施策略

王群(中國石油遼陽石化分公司聚酯廠，遼寧 遼陽 111003)

己二醇/精對苯二甲酸比值控制的實(shí)施策略

王群
(中國石油遼陽石化分公司聚酯廠，遼寧 遼陽 111003)

根據(jù)工藝對象特性，對聚酯(PET)生產(chǎn)的原料己二醇(EG)和精對苯二甲酸(PTA)的物質(zhì)的量濃度比值控制進(jìn)行分析和方案設(shè)計(jì)，利用常規(guī)儀表，PLC，TPS和EPKS實(shí)施策略的分析比較，DCS實(shí)現(xiàn)了EG和PTA的物質(zhì)的量濃度比值的復(fù)雜控制功能，能夠很好地克服干擾的影響，使控制變得比較平穩(wěn)，確保了PET產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，提高了生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。

聚酯 比值控制 常規(guī)儀表 控制系統(tǒng)

在工業(yè)生產(chǎn)過程中，常需要兩種或兩種以上的物料保持一定的比例關(guān)系，如果該比例失調(diào)，會影響產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量，嚴(yán)重的還會造成生產(chǎn)事故。聚酯(PET)[1]生產(chǎn)的原料己二醇(EG)和精對苯二甲酸(PTA)物質(zhì)的量濃度比值控制具有雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的性質(zhì)，實(shí)際上是使副物料(EG和催化劑溶液)隨動于主物料(PTA)的隨動控制系統(tǒng)[2]。

1 工藝對象特性

EG和PTA配比嚴(yán)格，同時(shí)要加入一定量的催化劑(醋酸銻)進(jìn)行催化反應(yīng)[3]，因而物料要按比例加入漿料配制罐中，制成均勻混合的漿料，在一定溫度、壓力下進(jìn)行酯化、縮聚反應(yīng)，來生產(chǎn)PET。醋酸銻和EG須在配制罐中制成一定質(zhì)量濃度的催化劑溶液后，再加入漿料配制罐中。EG，PTA，醋酸銻配合比例要求恒定準(zhǔn)確，人工操作難以控制[4]，而且配合比例是瞬時(shí)量之比，要求比值控制必須具有較好的可靠性，能夠克服各種擾動因素的影響，保持主、副物料同步變化，因而研究EG/PTA物質(zhì)的量濃度比值控制的實(shí)施策略至關(guān)重要。

2 控制方案的設(shè)計(jì)

2.1比值控制系統(tǒng)

比值控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)兩個(gè)或兩個(gè)以上參數(shù)按一定比例關(guān)系配比的控制系統(tǒng)，處于主導(dǎo)地位的物料稱之為主物料，其流量為qm1；另一種物料按主物料進(jìn)行配比，隨主物料量的變化而變化，稱為副物料，其流量為qm2[5]，比值控制系統(tǒng)就是要實(shí)現(xiàn)qm2與qm1成一定比值關(guān)系。

2.1.1雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)

雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)[6]由于主物料控制回路的存在，實(shí)現(xiàn)了對主物料的定值控制，大幅克服了對主物料干擾的影響，使主物料流量比較平穩(wěn)，通過比值控制使得副物料流量也比較平穩(wěn)。雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)在提降負(fù)荷時(shí)比較方便，只要緩慢地改變主物料控制器的給定值，就可以提降主物料，同時(shí)副物料也自動跟蹤提降，并保持兩者比值不變，雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)的原理如圖1所示。

圖1 雙閉環(huán)比值控制系統(tǒng)原理

2.1.2比值控制系統(tǒng)實(shí)施方案

比值控制系統(tǒng)運(yùn)算式有乘法和除法[7]，要實(shí)現(xiàn)兩流量之間的比值關(guān)系，即qm2=Kqm1，可以對qm1的測量值乘上某一系數(shù)，作為qm2控制器的給定值，稱為相乘方案；要實(shí)現(xiàn)兩流量之比值為K=qm2/qm1，也可將qm2與qm1的測量值相除，作為比值控制器的測量值，稱為相除方案。兩種方案的實(shí)施如圖2所示。

2.2EG和PTA流量比值控制設(shè)計(jì)方案

EG和PTA流量比值控制設(shè)計(jì)方案如圖3所示。主控制器PTA流量控制器采用了定值控制方式，大幅地克服了對主物料干擾的影響，使PTA流量變得比較平穩(wěn)。通過比值器，按要求的比例乘上某一倍數(shù)，作為副控制器EG流量控制器的給定值，使副物料與主物料之間保持一定的比值，在穩(wěn)定的情況下應(yīng)滿足qm2=aKqm1-bqm3(a，b——常量，換算系數(shù))；PTA流量值直接作為催化劑溶液流量控制器的給定值，在穩(wěn)定的情況下應(yīng)滿足qm3=cqm1(c為常量，換算系數(shù))。當(dāng)主物料流量不變時(shí)，若副物料受到干擾，通過副物料控制回路，改變調(diào)節(jié)閥閥位來調(diào)節(jié)副物料的流量；當(dāng)主物料流量變化時(shí)，通過比值控制能快速精確地使副物料隨動于主物料變化。這樣不僅實(shí)現(xiàn)了比較精確的物料流量比值控制，而且也確保了主、副物料總流量基本不變。

EG和PTA流量比值通?？刂圃?.65左右。醋酸銻作反應(yīng)所需的催化劑，流量為qm3，其催化劑溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常為2%，醋酸銻中銻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)通常為42%。若生產(chǎn)1 t PET需要消耗0.862 t PTA和0.336 t EG；每噸PET中銻的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.7×10-4。根據(jù)工藝狀況可以對這些參數(shù)進(jìn)行微調(diào)，以達(dá)到更優(yōu)級品的PET。PTA的相對分子質(zhì)量為166.13；EG的相對分子質(zhì)量為62.07。EG和PTA流量比值控制設(shè)計(jì)方案方塊圖如圖4所示。

比值器K的測量值PVK的計(jì)算公式如下，其目的是驗(yàn)算比值控制器的實(shí)際的摩爾比。

圖2 比值控制系統(tǒng)實(shí)施方案

圖3 EG和PTA流量比值控制設(shè)計(jì)方案

圖4 EG和PTA流量比值控制設(shè)計(jì)方案

EG的設(shè)定值SPEG的計(jì)算公式如下。由

催化劑溶液的設(shè)定值SP催化劑的計(jì)算公式如下：

2.3采用EPKS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)EG/PTA比值控制的方案

采用EPKS系統(tǒng)實(shí)施EG/PTA比值控制的方案如圖5所示。

圖5 n(EG)/n(PTA)實(shí)施控制示意(EPKS)

統(tǒng)，給使用帶來了一定的困難，但只要在安裝時(shí)多考慮工藝現(xiàn)場的實(shí)際狀況，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)赝瓿砂惭b工作，并根據(jù)實(shí)際情況對儀表進(jìn)行部分改進(jìn)，可以使分析儀長期、穩(wěn)定、準(zhǔn)確地運(yùn)行。

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稿件收到日期：2013-04-10，修改稿收到日期2013-07-26。

王群(1963—),男，遼寧鞍山人，1986年畢業(yè)于撫順石油學(xué)院生產(chǎn)過程及儀表自動化專業(yè)，現(xiàn)就職于中國石油遼陽石化分公司聚酯廠，多年從事煉油、化工儀表自動化維護(hù)和技術(shù)管理工作，任設(shè)備副總工程師。

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